Предсказательное моделирование эволюции респираторных вирусов: современные возможности и ограничения

Моделирование траекторий вирусной эволюции имеет первостепенное практическое значение при выборе штаммов, включаемых в состав вакцин против гриппа и SARS-CoV-2. Регулярное обновление состава вакцин оказывает выраженный эффект на их эффективность, который зависит, прежде всего, от соответствия между штаммами, выбранными для включения в вакцину, и штаммами, которые будут циркулировать в предстоящий эпидемический сезон. Указанный выбор перспективных штаммов является сложной задачей, решение которой основывается на большом количестве экспериментальных данных. Кроме того, выбор вакцинных штаммов должен быть осуществлен заранее для заблаговременного развертывания производства вакцин. Развитие методов предсказательного моделирования эволюции вирусов может существенно улучшить соответствие выбранных вакцинных штаммов циркулирующим в предстоящем эпидемическом сезоне, что послужило мотивацией для настоящей работы. В работе рассмотрены основные подходы к моделированию вирусной эволюции, описываются их сильные стороны и ограничения. Производится выбор оптимального подхода для предсказания эволюции вирусов гриппа, циркулирующих на территории России. Представлены результаты использования этого подхода с качественной оценкой его прогностической силы на ретроспективных геномных данных подтипа A(H1N1)pdm09 из базы данных EpiFlu GISAID. Предложена методика оценки соответствия набора наиболее приспособленных штаммов, полученных в результате работы предсказательной модели, штаммам, выбранным экспертами для включения в состав гриппозных вакцин в соответствующие эпидемические сезоны. Данный подход может быть расширен для предсказания эволюции других респираторных вирусов, включая SARS-CoV-2.